人类呼吸道新型CRESS-DNA病毒的鉴定与特征研究:揭示病毒多样性与生态进化意义

【字体: 时间:2025年07月01日 来源:Virology Journal 4

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  本研究通过病毒宏基因组学技术,对140例无症状个体的鼻咽拭子样本进行分析,成功鉴定并表征了8种新型CRESS-DNA病毒,分别归属于Endolinaviridae和Naryaviridae科,其中1种可能代表新病毒科。研究揭示了这些病毒在呼吸道中的多样性、保守的滚环复制(RCR)特征及与脊椎动物宿主的进化关联,为理解CRESS-DNA病毒在人类健康中的潜在作用提供了新视角。

  

在病毒学的“暗物质”探索中,CRESS-DNA病毒(Circular Rep-Encoding Single-Stranded DNA viruses)因其微小基因组(通常<3kb)和高度多样性长期困扰着研究者。这类病毒广泛分布于脊椎动物、无脊椎动物甚至环境中,但人类呼吸道中的CRESS-DNA病毒多样性却如同雾里看花。尽管已知Redondoviridae和Anelloviridae能在呼吸道定植,但宏基因组数据中大量未分类的“病毒暗物质”提示:我们可能遗漏了关键拼图。

江苏大学医学院检验医学系张焕岩、付雨桐团队在《Virology Journal》发表的研究,首次系统描绘了健康人群呼吸道CRESS-DNA病毒谱。研究者采集140例中国江苏地区无症状个体的鼻咽拭子,通过病毒颗粒富集、核酸酶消化和高通量测序,结合Rep蛋白保守结构域分析和系统发育树构建,揭开了这一神秘病毒群的面纱。

关键技术方法包括:1)鼻咽拭子样本的病毒颗粒富集与核酸提取;2)Illumina NovaSeq平台宏基因组测序;3)基于Rep蛋白保守结构域(RCR motifs I-III和SF3 helicase motifs)的病毒鉴定;4)最大似然法(Maximum Likelihood)系统发育分析;5)全基因组距离矩阵(SDT v1.2)用于物种界定。

研究结果
1. 病毒宏基因组概览
测序获得2.83亿条reads,鉴定出61,425条病毒contigs。Cressdnaviricota在部分文库中占比高达43.10%,Circoviridae、Microviridae和Schitoviridae为优势科属。

显示病毒群落分布异质性,暗示CRESS-DNA病毒可能存在宿主特异性。

2. 新型CRESS-DNA病毒鉴定
发现8个完整/近完整基因组(1,881-2,969 bp),GC含量27.30%-44.00%。所有病毒均编码Rep(236-405 aa)和Cap(247-364 aa)蛋白,含典型非编码区保守九核苷酸序列(如TAGTATTAC)。HB2_18678与牛源病毒Rep蛋白同源性达82.52%,而GZ2_44556同源性<50%,提示存在新物种。

展示其基因组结构与蛋白保守域。

3. 系统发育与分类地位
基于Rep蛋白的最大似然树显示:SH3_22592等3株病毒归属Naryaviridae科;TJ2_186等4株归入Endolinaviridae科;JX2_20455与土壤源病毒(OM154321)聚为新分支,可能代表新科。

揭示其进化关系。全基因组相似性分析(<78%)证实7株为ICTV定义的新物种。

结论与意义
该研究首次揭示人类呼吸道存在Endolinaviridae、Naryaviridae及潜在新科的CRESS-DNA病毒,扩展了病毒圈(virome)的认知边界。发现这些病毒与牛(Bos taurus)、猪(Sus scrofa)等家畜源病毒的进化关联,暗示人兽共患传播可能。尤其值得注意的是,JX2_20455与土壤病毒的亲缘性,为“环境-动物-人类”跨界传播假说提供了分子证据。

尽管这些病毒的健康影响尚不明确,但其在免疫抑制或共感染条件下的潜在致病性值得警惕。研究建立的宏基因组分析流程(如vFam数据库筛选和Rep蛋白保守域鉴定)为未来“病毒暗物质”挖掘提供了范式。正如作者所言,这项发现如同打开潘多拉魔盒,后续需通过病毒分离培养和血清学研究,揭示这些“微小基因组巨人”在呼吸道微生态中的真实角色。

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